http://www.4tech.com.vn Amply Lớp D 1. Giới thiệu về Amply Lớp D Trên thị trường ngày nay xuất hiện nhiều amply với đa chủng loại. Hầu hết các mặt hàng trên thị trường thường là khuếch đại ở lớp B, hoặc AB. Tuy nhiên dạng amply cổ điển này có một vài nhược điểm như hiệu suất cao nhất chỉ đạt 78,5%, kích thước lớn. Hiện nay một dạng amply mới ra đời đó là amply lớp D có thể cải thiện những khuyết điểm của những amply cổ điển. Amply lớp D là hoạt động dựa trên nguyên tắc on off do đó nó có hiệu suất cao vì vậy nó có những đặc tính: công suất lớn có thể đạt đến hàng ngàn W, nhỏ gọn và với kích thước nhỏ gọn sản phẩm này cũng đáp ứng nhu cầu thị hiếu về mẫu mã. Bài viết này sẽ giới thiệu về nguyên lý của amply lớp D, các đặc tính của amply lớp D, các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D, và đặc biệt là đưa ra một sơ đồ mạch hoàn chỉnh của một amply lớp D đã được thử nghiệm thành công. Amply cổ điển ¾ Amply lớp B hoặc AB dùng mạch điều chỉnh độ dẫn điện của phần tử khuếch đại để tạo điện áp ngõ ra. ¾ Hình thành dòng và áp trên phần tử khuếch đại vì thế hình thành công suất tiêu tán vô ít trên nó dẫn đến hiệu suất thấp và công suất này tản ra môi trường dưới dạng nhiệt nhiệt nên cần bộ tảng nhiệt lớn khi công suất của amply lớn, do đó thể tích của bộ amply này sẽ gia tăng đáng kể theo công suất . http://www.4tech.com.vn http://www.4tech.com.vn Cách hoạt động của Amply lớp D ¾ Nguyên tắc hoạt động của Amply lớp D dựa trên kỹ thuật điều rộng xung để điều chế tín hiệu âm tần và tín hiệu đã điều rộng xung được đưa qua bộ lọc chỉ với các phần tử L và C để tái tạo lại tín hiệu âm tần đưa ra tải. ¾ Amply lớp D dùng MOSFET ở chế độ ON và OFF do đó gần như không có tiêu tán công suất trên phần tử đóng mở này.Với phương pháp hoạt động này, hiệu suất của Amply lớp D rất lớn.Từ đó không cần bộ tản nhiệt lớn dẩn đến giảm nhỏ được thể tích của bộ Amply. Nguyên lý cơ bản của điều chế độ rộng xung Tín hiệu ngõ ra của bộ so sánh ở mức cao khi sóng Sin cao hơn sóng tam giác. http://www.4tech.com.vn http://www.4tech.com.vn ¾ Bộ điều chế độ rộng xung hoạt động dựa trên nguyên tắc : một tín hiệu xung tam giác tần số cao sẽ được so sánh với tín hiệu âm tần (tín hiệu cần điều chế) và kết quả so sánh này tạo ở ngõ ra một chuỗi xung vuông với độ rộng thay đổi theo mức của tín hiệu âm tần .Tín hiệu ngõ ra của bộ so sánh ở mức cao khi giá trị tức thời của tín hiệu âm tần lớn hơn giá trị tức thời của tín hiệu tam giác và ngược lại thì tín hiệu ngõ ra ở mức thấp. Những vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D ¾ Bộ lọc cũng có thể gây nên méo dạng tín hiệu do độ phi tuyến của cuộn dây (lõi ferit). ¾ Bộ điều rộng xung có thể gây sự méo dạng tín hiệu do lỗi lượng tử của bộ so sánh và do sự không tuyến tính của xung tam giác. ¾ Đối với phần lái và phần tử đóng mở cũng gây ra sự méo dạng tín hiệu do sự trì trễ trong đáp ứng của linh kiện và do nội trở của phần tử đóng mở . Lỗi độ rộng xung Lỗi lượng tử Độ từ cảm/tụ điện không tuyến tính Dead Time Delay Time Nội trở R DS (on) Diode chống điện áp n gược http://www.4tech.com.vn http://www.4tech.com.vn ¾ Hệ số méo toàn phần và thời gian tắt Dead Time 40ns THD=2.1% Dead time 15ns THD=0.18% 2. Một sơ đồ mạch hoàn chỉnh của một Amply lớp D đã được nghiên cứu thử nghiệm. R1810 U1 IR2011 1 2 3 45 6 7 8 VCC VB HO VSHIN LIN COM LO 12v dc C20 1u C18 2200u C22 103 R9 2.2k Q3 2N1470 D7 1 2 WB 6.36mh R15 10k R13 10 C12 10u C17 100u J9 CON2 1 2 U11 74LS175 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 GND9 10 11 12 13 14 15 vcc 12v dc 5v dc C3 10u C19 10u U6 74LS14 1 2 4 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 4 3 5 6 GND 8 9 10 11 12 13 vcc D8 1N4148 1 2 tin hieu am tan R2 560 R21 10k Q9 IRF540 C23 103 R17 1.8k 12v dc R1 1.5k R11 1k C15 10u R6 1k Q2 C1815 5v dc C11 100u R16 2.2k C2 472 R5 560 R10 200 D10 1N4148 12 R20 2.2k C9 103 Q1 2N2215A - + U13A TL082 3 2 1 84 32v dc R19 R R12 2.5k R4 8.2k C10 c Q8 IRF540 U12 74HC04 1 2 4 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 4 3 5 6 GND 8 9 10 11 12 13 vcc C13 10u C21 103 Q4 2N2215A R14 1k R8 5.6k R3 1.5k Q5 2N2905A C16 10u 5v dc 12v dc D9 1N4148 12 12v dc C7 10u 12v dc C8 10u C14 10u C6 1u R7 1M J3 CON2 1 2 http://www.4tech.com.vn http://www.4tech.com.vn http://www.4tech.com.vn 3. Kết quả mô phỏng, thử nghiệm Dạng sóng xung vuông và tam giác Dạng sóng trước và sau bộ so sánh Tín hiệu tam giác chưa dịch mức Tín hiệu tam giác được dịch mức Tín hiệu xung vuông Tín hiệu trước bộ so sánh Tín hiệu sau bộ so sánh(đã điều rộng xung) http://www.4tech.com.vn http://www.4tech.com.vn Phổ tần của tín hiệu điều rộng xung Hệ số điều chế m =biên độ âm tần chia cho biên độ xung tam giác với mức trung bình 2.5v Biên độ âm tần ra loa bằng (VccX m)/2 Đáp ứng bộ lọc Frequency 1.0KHz 3.0KHz 10KHz 30KHz 100KHz 300KHz V(out)/ V(in) 0 0.5 1.0 Kết quả thử nghiệm Tín hiệu trước bộ lọc ra loa Tín hiệu trước bộ so sánh . hiếu về mẫu mã. Bài viết này sẽ giới thiệu về nguyên lý của amply lớp D, các đặc tính của amply lớp D, các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D, . http://www.4tech.com.vn Amply Lớp D 1. Giới thiệu về Amply Lớp D Trên thị trường ngày nay xuất hiện nhiều amply với đa chủng loại. Hầu hết các